ในพายุแห่งการเปลี่ยนแปลง “เครื่องยนต์วันวาน -รถยนต์ไฟฟ้าวันนี้”

โดยรวมรถBEVsมันดี ข้อดีคือ ค่าไฟถูกกว่าค่าน้ำมัน บริการหลังการขายไม่ถูกโขกราคา ค่าอะไหล่ มีน้อยแต่อาจแพงในอนาคต

ถ้านับเฉพาะเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบ 4 จังหวะ หรือ เครื่อง ICE(Internal combustion engine)ถูกนำมาใส่ไว้ในรถยนต์คันแรก นั้นถูกสร้างขึ้นเมื่อใดคงตอบว่าพ.ศ.2428-2429 เมื่อ “คาร์ล เบนซ์”ออกแบบและสร้างเครื่องยนต์สี่จังหวะของตัวเองใช้ในรถยนต์ของเขาในปี 2428 และจดสิทธิบัตรในปี 2429 และกลายเป็นรถยนต์คันแรกที่ผลิตขึ้น

Advertisements

ผมเริ่มเข้าวงการ รายงานข่าวยานยนต์หลังเครื่องICE ถูกวางในรถยนต์คันแรกไปแล้ว101 ปี ผมทำข่าวใหม่ๆ ถยนต์กับเครื่องICE ยังแข็งแกร่ง ไม่มีใครพูดถึงรถยนต์ Bevs เลยขณะนั้นเครื่องยนต์เบนซินกำลังพัฒนาระบบอัดอากาศ การเพิ่มขนาดของกระบอกสูบ ในขณะที่เครื่องยนต์ดีเซล ยังไม่ใครพูดถึงเทอโบร์ ไม่มีหัวฉีดแรงดันสูง แม้กระทั่งระบบบารานซ์ชาร์ป ในเครื่องยังไม่มีใช้กันเลย

นับเวลาดูมาถึงตอนนี้รถยนต์ของ”คาร์ล เบนซ์” มีอายุ 136ปี (พ.ศ 2565) ความเข้มข้นของการเรียกร้องรถ BEv ในวงการมากมายเหลือเกิน ช่วงต้นๆ ของทศวรรษที่แล้ว ยังจำได้ว่ากว่าจะทำความเข้าใจระบบเครื่องยนต์แบบไฮบริดที่โตโยต้านำมาขายในไทย โดยใส่ไว้ในรถพรีอุสเวอชั่นแรก ต้องเขียนบทความมากมายเพื่อตอบสนองผู้อ่านที่สงสัยว่า ไฮบริดมันคืออะไร ผมจำได้ว่า ไปสัมภาษณ์ อาจารย์แม่แห่งวงการวิศวกรรมยานยนต์ไทย รศ.พูลพร แสงบางปลา ว่าไฮบริดมันมันดี-เสียอย่างไร คนใช้รถยุคนั้นบอกว่ารถที่มีทั้งเครื่องยนต์และมอเตอร์ไฟฟ้าแบตเตอรี่ ดูแลไหวรึ? กลัวไฟช็อตบ้าง ลงน้ำไม่ได้บ้าง แบตเสื่อมเร็วเปลี่ยนกี่บาท โอ้ยเยอะ….กว่าโตโยต้า มอเตอร์ ประเทศไทยจะขายคัมรี่ไฮบริดได้ลงทุนเรื่องให้การศึกษาต่อตลาดไปมหาศาลทั้งสัมนาโรดโชว์ เทสต์ไดร์นี่ไม่รวมฝึกช่างศูนย์บริการ ฝึกนักศึกษาวิชาช่างยนต์และการลงทุนเครื่องมือใหม่ให้ฝ่ายบริการ

“กว่าโตโยต้าจะขายไฮบริดในไทยได้ ต้องลงทุนสร้างการรับรู้มหาศาล ทั้งสัมนาโรดโชว์ เทสต์ไดร์”

เพราะโลกหมุนเร็ว

เวลาผ่านไปแป๊ปเดียว เกือบหมดยุคไฮบริดแล้วเราเข้าสู่บุคPHEV(ปลั๊กอินไฮบริด) และกำลังผ่องถ่ายสู่รถยนต์ไฟฟ้า(BEVs) ตอนนี้จึงเท่ากับเป็นช่วงปลายของของเครื่องยนต์น้ำมัน (ICE )นั่นเองโลกช่างหมุนเร็วจริงๆ 100ปี กว่าของการพัฒนา เครื่องICE กำลังจะหมดยุคลงไป วิญญาณ”คาร์ล เบนซ์”คงนอนงงอยู่ในหลุม”นี่มันเกิดอะไรขึ้นฟ่ะ ทำไมมันเลิกใช้กันเร็วแต่ถ้าคาร์ล เบนซ์มาเห็น”ราคาน้ำมัน“วันนี้ คงบอกว่า “กูขอนอนต่อล่ะ”ไม่อยากลุกมาเกิดใหม่

เวลา 36 ปีของการทำข่าวยานยนต์ของผมมันอยู่ใต้พายุของการเปลี่ยนแปลงจริงๆ บอกเลยว่าผมเป็นสื่อคนแรกของเมืองไทยที่ขับ “เทสลา”TESLAในประเทศแบบRoad Test เทสลา3เวอร์ชั่นแรกแม้ว่าจะไม่ได้เนียนมากนัก แต่อุปกรณ์ดูไฮเทคเทคโนโลยีล้ำสมัยเพียงแต่ราคาสูงจึงต้องการเวลาอีกระยะ โดยรวมรถBEVsมันดี ข้อดีที่ค่าใช้จ่ายสำหรับเชื้อเพลิงต่อการใช้งาน(Energy cost per kilometre)ยังถูกกว่าเครื่องICE และที่สำคัญ คือ ไม่ต้องถูกโขก ค่าบริการ ค่าอะไหล่ เพราะมีน้อยรายการประหยัดได้มาก(หวังว่าค่าบริการ BEVs คงไม่หมกเม็ด แอบแพงในอนาคต) ข้อ2 คือ ไม่ต้องเสียเวลาเอารถเข้าอู่นาน ตัวระบบรถแทบไม่ต้องการเข้าศูนย์บริการ แต่รถBEVs ยังมีความท้าทายมากมาย หลายเช่น ราคาตัวรถเริ่มต้นแสนแพง และความสะดวกในการใช้งาน จำนวนสถานีชาร์จยังมีปัญหา อนาคตอาจคลี่คลายได้ นอกจากนี้ราคาไฟฟ้าที่ต้องจ่ายในอนาคต จะแพงแบบน้ำมันหรือเปล่า”ใครสร้างไฟ(ซัพพลายอาจไม่พอ หากพอก็ราคาแพง) ใครขายไฟยังไม่ได้มีบทสรุป(การไฟฟ้าขายส่งคนเดียว ผูกขาดหรือไม่ หรือให้คนอื่นขายส่งได้ ) ” อีกเรื่องที่ข้อมูลยังชัดเจนกว่าจะถึงวันนั้น คือ “ราคาขายต่อ”(resale value)ของรถเมื่อใช้ไปแล้ว มูลค่ารถมอเตอร์และแบตมันจะเหลือเท่าไร? จะด้อยค่าไปเท่าไร? และไฟแนนซ์จะตีราคาประเมินค่าของรถคันนี้อย่างไร เมื่อต้องเอารถไป”ค้ำ”หรือไปกู้เงิน

“เครื่องICE ยืนยงมา100ปี และกำลังจะหมดยุคลงไปวิญญาณ”คาร์ล เบนซ์” คงงงอยู่ในหลุม”

ICE ยังมีอนาคตไหม?

เมืองไทยคนจน คนชั้นกลางซึ่งเป็นส่วนใหญ่ ยังหรอกยังเข้าไม่ถึงรถยนต์โลกสวยปล่อยให้ โลกน้อยๆของผู้มีฐานะดีเขาเรียกร้องหาBEVs กันไป ไม่ใช่คนจนไม่อยากลองของใหม่นะ แต่รถในตลาดราคามันเอื้อมไม่ถึงดูสิ BEvs ในตลาด ทั้งเบนซ์ ออดี้ BMW ปอร์เช่ เกีย ฮุนได MG GWM นิสสัน ราคาเป็นอย่างไร? จะเอาวิ่งไกลๆมีค่ายไหนต่ำล้านไหมถ้าราคา4-5 แสนมันก็ไม่น่าใช้ดูแล้วจะเป็นลม โดนสิบล้อฟาดซะมั้ง?

Advertisements

กว่าจะมาเป็นICE วันนี้ได้ ผ่านการลองผิดลองถูก สร้าง รื้อ ทุบ ทำใหม่ วนๆ ไป แม้บางคนดูถูกและรังเกียจ เครื่อง ICE ก็มันปลายยุคก็เป็นเช่นนี้แต่เชื่อเถอะ ICE ยังถูกใช้งานอยู่อีกนาน เพราะว่า มีประเทศในโลกนี้อีกมากมายไม่ได้มีความพร้อมรองรับ ระบบไฟฟ้าโดยส่วนใหญ่ในโลกเสียด้วยซ้ำ บางประเทศของเอเซียตะวันออกเฉียงใต้จะวางระบบไฟฟ้าได้ทั่วประเทศได้หรือ เพราะยังรบกันอยู่เลย บางพื้นที่ก็เดินทางกลางคืนยังไม่ได้ด้วยซ้ำเพราะอันตราย พม่า ลาว เขมร ส่วนบรูไนมีน้ำมันเอง เขาคงไม่อยากใช้รถยนต์ไฟฟ้า สิงคโปร์เขาไปไฟฟ้าแน่เกาะเล็กๆ แบบนั้นจัดการง่าย ส่วนไทย มาเลฯ อินโด ทำได้ยกเว้นฟิลิปปินส์ที่เป็นเกาะเล็กๆน้อยเยอะทำรถยนต์ไฟฟ้าลำบาก ไทยเราส่งออกกระบะเครื่องICE โดยเฉพาะกระบะดีเซลไปในหลายพื้นที่ซึ่งยังไม่เจริญ ไม่ผิดหรอกที่โลกกำลังเปลี่ยนไป แต่ตลาดไทยการส่งออกไป แอฟริกา ตะวันออกกลาง คือ ประเทศยากจน กับประเทศผู้ผลิตน้ำมัน เครื่องICE ยังขายได้อยู่

“ด้วยเทคโนโลยีBEVsเพิ่งมารัฐบาลช่วยลดภาษี นโยบายนี้ช่วยเฉพาะคนรวย”

บทบาทที่เริ่มลดลงของICE

ด้วยเทคโนโลยีBEVsเพิ่งจะมา”ใครมีก็ซื้อไปก่อน”รัฐบาลเขาก็ช่วยลดภาษีเอานะแม้นโยบายนี้ช่วยคนรวยชัดๆ ไม่มีใครว่าเพราะ ขายรถไฟฟ้าทุกอย่างทั้งเล็กทั้งใหญ่ปีล่ะไม่ถึง4,000 คันรัฐบาลขูดขนหน้าแข้งได้ เวลาข้าวยากหมากแพงเพราะโควิด-19 สงคราม รัสเซีย-ยูเครน ผมเป็นรัฐบาลเพื่อความเท่าเทียมกัน ต้องหาทางลดราคากระบะ และเก๋งเล็กๆ ลงมาทำให้คนจนๆ เข้าถึงรถได้ง่าย แถมยังช่วยฟื้นอุตสาหกรรมรถยนต์โดยตรงด้วยและไม่ถูกตราหน้าว่า”เอาใจคนรวย” อ่ออย่าเอาปัญหา PM2.5 ที่คนกรุงเทพเดือดร้อน มาอ้างเพื่อดันBEVs เพราะ อากาศกรุงเทพไม่ใช่อากาศประเทศไทย ICE ในทุ่งในอากาศยังดีท่าไม่ทำร้ายใคร -เขียนแบบผมบอกก่อนว่า ผมนะอยู่ข้างBEVs มาแต่ไหนแต่ไร “ชีวิตจริง คนรวยต่างกันจนไม่เท่ากันและ ดูแลก็ดูแลให้เท่าเทียมอย่าปฏิเสธว่ามัน”ไม่เกี่ยวกัน”

 “รัฐควรหาทางลดราคารถกระบะ และเก๋งเล็กๆที่ใช้ICE ทำให้คนเข้าถึงรถได้ง่ายเพื่อช่วยฟื้นอุตสาหกรรมโดยตรงและไม่ถูกตราหน้าว่า”เอาใจคนรวย”

สำหรับใครที่คิดว่า 30 กว่าปี ในสายลมแห่งการเปลี่ยนแปลง และยังอยากระลึกถึง ICE เครื่องยนต์ของวันนี้ก่อนจะลดบทบาทไปในอีกไม่กี่สิบปีข้างหน้า อ่านบทความนี้ ผมได้เขียนแนวทางการพัฒนาเครื่องยนต์ ICE ไว้เมื่อ 18 ปีก่อน (05/01/2002)ในนิตยสาร เนชั่นสุดสัปดาห์ -ลองอ่านดู เครื่องยนต์มันอาจจะล้าหลังแต่ก่อนรถยนต์จะเป็นรถมาได้ เครื่องยนต์ที่ท่านสัมผัสในทุกวันนี้เป็นมาอย่างไร?

กลวัตรเครื่องยนต์4จังหวะ

เครื่องยนต์สี่จังหวะ ( four-stroke engine) เป็นเครื่องยนต์สันดาปภายในประเภทหนึ่ง(ICE) ซึ่งมีระบบการทำงาน (กลวัตร)คือ ดูด-อัด-ระเบิด-คาย
โดยลูกสูบมีช่วงชักเต็มกระบอกสูบอยู่สี่จังหวะได้แก่:
ดูด (Intake): ลูกสูบเลื่อนลง สูบไอดีเข้ามา ลิ้นไอดีเปิด เพื่อดูดไอดีเข้ามาในกระบอกสูบ ลิ้นไอเสียปิด
อัด (Compression): ลูกสูบเลื่อนขึ้น จากศูนย์ตายล่าง ขึ้นสู่ศูนย์ตายบน ลิ้นไอดีและลิ้นไอเสียปิดสนิท ไอดีถูกแรงดันอัดอย่างรวดเร็ว จนอุณหภูมิสูงถึง 700-900 องศาเซลเซียส
ระเบิด (ignite): ลูกสูบเลื่อนขึ้นไปกระแทกหัวเทียน(ในเครื่องยนต์เบนซิน)จุดประกายไฟเผาไหม้ไอดี เกิดการระเบิดขึ้นในห้องเผาไหม้ แรงระเบิดทำให้ลูกสูบเลื่อนลง ทำให้เพลาข้อเหวี่ยงเกิดการหมุน เครื่องยนต์ได้พลังงานในช่วงชักนี้เป็นการเปลี่ยนแปลงพลังงานความร้อนเป็นพลังงานกล
คาย (Exhaust): ลูกสูบเคลื่อนที่ขึ้น ลิ้นไอดีปิด ลิ้นไอเสียเปิด แก๊สไอเสียออกจากกระบอกสูบผ่านลิ้นไอเสีย, ท่อไอเสีย และออกสู่ชั้นบรรยากาศภายนอกเครื่องยนต์

“ไอดี”คือส่วนผสมของไอระเหยหรือละอองเชื้อเพลิงผสมกับอากาศ ไอดีจะถูกดูดเข้ากระบอกสูบหรือฉีดเข้ากระบอกสูบโดยหัวฉีดในช่วงชักดูด และไอดีจะถูกอัดให้มีอุณหภูมิสูงขึ้นประมาณ 700-900 องศาเซลเซียส แล้วไอดีถูกจุดระเบิดโดยประกายไฟแรงดันประมาณ 25,000 โวลต์จากเขี้ยวหัวเทียน เรียกช่วงชักนี้ว่าช่วงชักระเบิด หรือ “ช่วงชักงาน” แรงระเบิดทำให้ลูกสูบเลื่อนลง เครื่องยนต์ได้งานในช่วงชักนี้ ทำให้เพลาข้อเหวี่ยงเกิดการหมุน เป็นการเปลี่ยนพลังงานความร้อนเป็นพลังงานกล ช่วงชักคายลูกสูบเลื่อนขึ้น ลิ้นไอดี “ปิด” ลิ้นไอเสีย “เปิด” ไอเสียออกจากกระบอกสูบทางลิ้นไอเสียผ่านท่อไอเสียออกสู่ภายนอก เป็นอันว่าเครื่องยนต์ได้ทำงานครบ 4 ช่วงชัก หรือ 1กลวัตร

เครื่องยนต์สันดาปภายใน กลวัตรของเวลาที่เท่ากัน หากเครื่องยนต์ใดสามารถรับส่วนผสมของอากาศและน้ำมันได้มากอีกเครื่องยนต์ เครื่องยนต์นั้นก็สามารถสร้างกำลังได้มากกว่า 

และหลักการดังกล่าวนี้ ทำให้มีการพัฒนาพลังเครื่องยนต์ ประสิทธิภาพการเผาไหม้ ไปต่างๆ นานา ไม่ว่าในเครื่องแบบอินไลน์ สูบเรียง สูบวี หรือแบบหมุนวน(โรตารี)  

130ปีแนวทางเดิมของICE

แต่ตลอด130ปีที่ผ่านมา การพัฒนาเพิ่มประสิทธิภาพนั้น ยังคงอยู่ในกรอบ 3 ข้อนี้เท่านั้นเอง คือ 

1.เพิ่มพลังโดยสร้างเครื่องยนต์ให้มีขนาดใหญ่ขึ้น หรือกล่าวง่ายๆ คือ การเพิ่มขนาดลูกสูบ

2.เพิ่มประสิทธิภาพโดยรอบการหมุนของเครื่องยนต์ให้ทำงานมากขึ้น

3.เพิ่มกำลังและประสิทฑิภาพโดย การจัดการอากาศให้มีส่วนผสมน้ำมันในหนาแน่น ใช้ระบบอัดอากาศเช่น เทอร์โบ หรือคอมเพรสเซอร์

ทั้ง3แพลทฟอร์มของการพัฒนานี้มีข้อดีและข้อด้อยต่างกันไป ทางเลือกของผู้ออกแบบเครื่องยนต์แต่ละค่ายก็มีแนวทางต่างกันไปดังนั้นเราจึงเห็นโครงสร้างของขุมพลังใต้ฝากระโปรงที่ต่างกันและเป็นโอกาสอันดีที่จะเข้าใจว่าเรากำลังใช้งานรถที่มีเครื่องยนต์แบบไหน นิสัยใจคอ ข้อจำกัด เป็นอย่างไร รวมถึงหากจะเลือกคบหารถที่มีขุมพลังแต่ละชนิดเราเตรียมการที่จะเผชิญหน้ากับเครื่องยนต์เหล่านั้นอย่างไร

หลักการที่1.การพัฒนาเครื่องยนต์ให้มีขนาดใหญ่ ด้วยการเพิ่มปริมาตรกระบอกสูบ ซึ่งทำได้ในแง่ของการขยายกระบอกสูบและการเพิ่มจำนวนลูกสูบเพิ่มขึ้น จาก 4 สูบ เป็น 6 สูบ หรือ 8 สูบ จะวางแบบรูปตัววี แถวเรียง ก็เป็นทางออกหนึ่งที่มีการใช้กัน 

ข้อจำกัดคือ แรงเสียดทานและความสูญเสียอื่นๆ ซึ่งมีอยู่ปกติจะเพิ่มขึ้นตามขนาดของเครื่องยนต์ รวมทั้งทำให้เครื่องยนต์มีน้ำหนักมากขึ้น รถจะต้องพัฒนาระบบรองรับน้ำหนัก ไม่เช่นนั้นประสิทธิภาพในการขับขี่ตามปกติจะลดลง และมีอัตราสิ้นเปลืองน้ำมันเพิ่มขึ้น

หลักการที่2. การเพิ่มรอบการหมุนของเครื่องยนต์ ซึ่งหมายถึง การทำงานของระบบจะต้องทำงานภายใต้รอบ เครื่องรอบที่เรียกว่ารถรอบจัด จึงจะให้ผลหรือให้กำลังที่ดี เครื่องลักษณะนี้ เห็นได้ชัดในรถยนต์อิตาลี อย่างอัลฟ่าโรมิโอ เฟอร์รารี่ ซึ่งแรงม้าสูงสุดของเครื่องอาจจะอยู่ที่ 6,200 รอบต่อนาที แต่ให้กำลังสูงถึง 250 แรงม้า

ข้อจำกัดของการเร่งให้เครื่องทำงานรอบสูง คือ การสึกหรอ และการสูญเสียอันเกิดจากแรงเสียดทาน นอกจากนี้จะพบว่าเครื่องยนต์ที่พัฒนามาแนวทางนี้ เนื่องจากเครื่องถูกออกแบบให้มีกำลังสูง แรงบิดสูง ในรอบจัด การขับขี่ที่ความเร็วต่ำจึงไม่ราบรื่นทำให้การขับขี่รถทำได้ยากลำบากมากยิ่งขึ้น

หลักการที่ 3. การอัดส่วนผสมของอากาศและน้ำมัน ก่อนหน้าที่จะนำไปเผาซึ่งจะใช้เครื่องมือที่เรียกว่า ระบบเทอร์โบ ซึ่งตัวบีบอัดจะได้รับกำลังขับจากไอเสียที่ออกจากเครื่องยนต์ หรือคอมเพรสเซอร์ ซึ่งได้รับกำลังขับจาก เครื่องยนต์ผ่านสายพานโดยตรง แนวทางนี้เป็นการเพิ่มแรงอัดอากาศ เพื่อการนำเอาพลังงานที่สูญเสียผ่านท่อไอเสียมาใช้ ผู้นำทางด้านนี้คือ ซาบ ซึ่งอธิบายว่า แรงม้าที่เทอร์โบนำไปใช้มัน จะสามารถคืนแรงม้ากลับมาได้ถึง 4 เท่า

เครื่องยนต์ธรรมดาจะเปลี่ยนพลังงานที่ใช้ 1 ใน 3 เป็นกำลังขับอีก 1 ส่วนจะถูกเปลี่ยนเป็นความร้อนซึ่งต้องสูญเสียไป ในขณะที่ส่วนสุดท้ายจะสูญเสียไปผ่านทางไอเสีย แต่ด้วยเครื่องยนต์เทอร์โบที่ขับเคลื่อนด้วยไอเสีย ทำให้กำลังงาน 1 ใน 3 ที่จะต้องสูญเสียออกไป ถูกนำกลับมาใช้ในการปั่นใบพัดเทอร์โบ และเมื่อเทอร์โบเริ่มทำงาน แรงม้าที่สูญเสียออกมาผ่านทางไอเสียจะถูกนำกลับไปสร้างแรงม้าให้เพิ่มขึ้นบนเพลาข้อเหวี่ยง ข้อจำกัดของระบบอัดอากาศแบบนี้คือความราบเรียบของเครื่องยนต์ ช่วงรอยต่อของอัตราเร่งในจังหวะที่ เทอร์โบทำงาน ขณะที่คอมเพรสเซอร์เองก็ฉุดกำลังของเครื่องยนต์ แม้จะเป็นช่วงรอบต่ำ ซึ่งทำให้มีผลต่อการกินน้ำมันเชื้อเพลิง ประกอบกับ การที่มีชิ้นส่วนเพิ่มขึ้น หมายถึง ความซับซ้อนของระบบเทอร์โบที่มีความก้าวหน้าจะต้องทำงานร่วมกับระบบควบคุมเครื่องยนต์อื่นๆ เพิ่มขึ้น 
แนวทางที่3นี้คือ แนวทางสรุปที่ทุกค่ายเห็นพ้องต้องกันว่า สุดท้ายมันต้องแนวทางนี้และน่าจะเป็น เบรคทรูเทคโนโลยี ที่สูงสุดก่อนคืนสู่สามัญ ต่อไปนี้จะมีแต่การพัฒนามอเตอร์ และแบตเตอรี่ ลาก่อน ICE

Advertisements